(57)【要約】本開示の実施形態は、例えば、可視光を生成するためおよび/または可視光を使用して通信を行うための、ハライドペロブスカイトおよび/または蛍光体を含む材料を含むデバイスおよびシステムを提供する。2019523982.tif 000003
2019523982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起源と、ハライドペロブスカイト、蛍光体、またはその両方を含む材料とを備え、
該励起源が、第1の光エネルギーを放出し、該材料が、該励起源からの該第1の光エネルギーを吸収して、可視範囲内の波長にある第2の光エネルギーを放出し、該1の光エネルギーと該第2の光エネルギーとが異なる波長にある、
デバイス。
【請求項２】
前記ハライドペロブスカイトがAMX3であり、ここでAが、有機または無機のカチオンであり、Mが、Pb、Sn、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Pd、Cd、Ge、Cs、またはEuからなる群より選択される二価カチオンであり、Xがハライドから選択される、請求項1記載のデバイス。
【請求項３】
前記ハライドペロブスカイトが、MAPbI3、MAPbBr3、FAPbBr3、FAPbI3、MAPbCl3、MAPbBr2Cl、FAPbCl3、CsPbI3、CsPbCl3、CsPbBr3、FASnBr3、FASnBr3、FASnBr3、MASnBr3、MASnBr3、およびMASnBr3からなる群より選択され、ここでMAがメチルアンモニウムであり、FAはホルムアミジニウムである、請求項3記載のデバイス。
【請求項４】
前記励起源が、青色レーザーダイオードまたは青色LEDである、請求項1〜3のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項５】
前記材料が、前記ハライドペロブスカイト、前記蛍光体、またはそれらの組み合わせの固体混合物である、請求項1〜4のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項６】
前記材料が、前記ハライドペロブスカイト、ポリマーに封入された前記蛍光体、またはそれらの組み合わせの混合物である、請求項1〜4のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項７】
前記ポリマーが、ポリウレタン、ラテックスゴム、シリコンゴム、他のゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミド、バイオポリマー、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、スチレンブロックコポリマー、およびポリエーテルブロックアミドからなる群より選択される、請求項6記載のデバイス。
【請求項８】
前記蛍光体が、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、ランタン、ルテチウム、ネオジム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、スカンジウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびイットリウムの酸化物、窒化物、オキシ窒化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、リン酸塩、ガーネット、および灰重石からなる群より選択される、請求項1〜7のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項９】
前記蛍光体が、以下の量子ドット:CdSe、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS、InP、InP/ZnS、InP/ZnSe、PbS、PbSe、CdTe、CdTe/ZnS、CdTe/CdSeからなる群より選択される、請求項1〜7のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１０】
前記ハライドペロブスカイトが、約5〜約1000nmの直径を有するナノ結晶である、請求項1〜9のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１１】
前記第2の光エネルギーが、約80〜90の演色評価数および約2000〜4000Kの相関色温度を有する白色光である、請求項1〜10のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第2の光エネルギーが、FWHM＜35nmおよびPLQY＞80％を有する緑色光および赤色光である、請求項1〜11のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第2の光エネルギーが、FWHM＞35nmおよびPLQY＞60％を有する赤色光である、請求項1〜12のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項１４】
第1の光エネルギーを放出する励起源であって、該第1の光エネルギーの変調がデータセットを符号化する、励起源と、
ハライドペロブスカイトナノ結晶、蛍光体、またはその両方を含む材料であって、該材料が、該励起源からの該第1の光エネルギーを吸収して、可視範囲内の波長にある第2の光エネルギーを放出し、該第2の光エネルギーがデータセットを符号化する、材料と
を備える、システム。
【請求項１５】
前記第2の光エネルギーを受信する検出器をさらに備える、請求項14記載のシステム。
【請求項１６】
前記データセットが、前記受信された第2の光エネルギーから抽出される、請求項15記載のシステム。
【請求項１７】
前記データセットが、約1〜3Gbit/sで受信される、請求項16記載のシステム。
【請求項１８】
前記ハライドペロブスカイトがAMX3であり、ここでAが、有機カチオンであり、Mが、Pb、Sn、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Pd、Cd、Ge、Cs、またはEuからなる群より選択される二価カチオンであり、Xがハライドから選択される、請求項14〜17のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１９】
前記ハライドペロブスカイトが、MAPbI3、MAPbBr3、FAPbBr3、FAPbI3、MAPbCl3、MAPbBr2Cl、FAPbCl3、CsPbI3、CsPbCl3、CsPbBr3、FASnBr3、FASnBr3、FASnBr3、MASnBr3、MASnBr3、およびMASnBr3からなる群より選択され、ここでMAがメチルアンモニウムであり、FAがホルムアミジニウムである、請求項14〜17のいずれか一項記載のシステム。
【請求項２０】
前記励起源が、青色レーザーダイオードまたは青色LEDである、請求項14〜19のいずれか一項記載のシステム。
【請求項２１】
前記材料が、ハライドペロブスカイト、蛍光体、またはそれらの組み合わせの固体混合物である、請求項14〜20のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項２２】
前記材料が、ポリマーに封入されたハライドペロブスカイトおよび/または蛍光体の混合物である、請求項14〜20のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項２３】
前記ポリマーが、ポリウレタン、ラテックスゴム、シリコンゴム、他のゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミド、バイオポリマー、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、スチレンブロックコポリマー、およびポリエーテルブロックアミドからなる群より選択される、請求項22記載のデバイス。
【請求項２４】
前記蛍光体が、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、ランタン、ルテチウム、ネオジム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、スカンジウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびイットリウムの酸化物、窒化物、オキシ窒化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、リン酸塩、ガーネット、および灰重石からなる群より選択される、請求項14〜23のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項２５】
前記蛍光体が、以下の量子ドット:CdSe、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS、InP、InP/ZnS、InP/ZnSe、PbS、PbSe、CdTe、CdTe/ZnS、CdTe/CdSeからなる群より選択される、請求項14〜23のいずれか一項記載のデバイス。
【請求項２６】
前記ハライドペロブスカイトが、CsPbBr3の微結晶膜である、請求項14記載のシステム。
【請求項２７】
前記蛍光体が、窒化物蛍光体である、請求項14〜26のいずれか一項記載のシステム。
【請求項２８】
前記窒化物蛍光体が、赤色発光窒化物蛍光体である、請求項27記載のシステム。
【請求項２９】
前記ハライドペロブスカイトが、約5〜約1000nmの直径を有するナノ結晶である、請求項14〜28のいずれか一項記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、2016年5月13日に出願された発明の名称「MULTIFUNCTIONAL LIGHT AND DATA DEVICE AND SYSTEM」を有する米国仮特許出願整理番号62/335,936の恩典および優先権を主張し、その開示は参照により全体として本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
背景
欧州委員会のエネルギー総局の年次報告書は、2030年までに世界のエネルギー需要が30％増加すると予測している。現在の建築物のすべての電力消費のうち、20％は照明に適用される。したがって、多機能でより効率的である革新的な照明のソリューションを見つけることが、最も重要となっている。多機能デバイスの分野において、照明とデータ転送とを組み合わせることができるデバイスが、とくに有望である。通信システムおよびデータ転送、とりわけ無線技術の需要が、今後10年間に指数関数的に増加すると予想される。既存の技術は、込み入ったスペクトルおよび限られた帯域幅ゆえに、急増する需要に追いつくことができない。
【発明の概要】
【０００３】
概要
本開示の実施形態は、例えば、可視光を生成するためおよび/または可視光を使用して通信を行うための、ハライドペロブスカイトおよび/または蛍光体（phosphor）を含む材料を含むデバイスおよびシステムを提供する。
【０００４】
一態様において、本開示のデバイスは、とりわけ、励起源と、ハライドペロブスカイト、蛍光体、またはその両方を含む材料とを含み、励起源は、第1の光エネルギーを放出し、材料は、励起源からの第1の光エネルギーを吸収して、可視範囲内の波長にある第2の光エネルギーを放出し、第1の光エネルギーと第2の光エネルギーとは、異なる波長にある。一実施形態において、ハライドペロブスカイトは、AMX3であってよい。Aは、有機または無機のカチオンであってよく、Mは、Pb、Sn、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Pd、Cd、Ge、Cs、またはEuからなる群より選択される二価カチオンであってよく、Xは、ハライドから選択することができる。一実施形態において、励起源は、青色レーザーダイオードまたは青色LEDであってよい。一実施形態においては、蛍光体を、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、ランタン、ルテチウム、ネオジム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、スカンジウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびイットリウムの酸化物、窒化物、オキシ窒化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、リン酸塩、ガーネット、および灰重石からなる群より選択することができる。
【０００５】
一態様において、本開示のシステムは、とりわけ、第1の光エネルギーを放出する励起源であって、第1の光エネルギーの変調がデータセットを符号化する、励起源と、ハライドペロブスカイトナノ結晶、蛍光体、またはその両方を含む材料とを含み、材料は、励起源からの第1の光エネルギーを吸収して、可視範囲内の波長にある第2の光エネルギーを放出し、第2の光エネルギーはデータセットを符号化する。一実施形態においては、検出器が、第2の光エネルギーを受信する。一実施形態においては、データセットが、受信された第2の光エネルギーから抽出される。一実施形態においては、データセットを、約1〜3Gbit/sで受信することができる。
【０００６】
他の組成物、方法、特徴、および利点が、以下の図面および詳細な説明を検討することにより、当業者にとって明らかであり、または明らかになるであろう。そのような追加の組成物、方法、特徴、および利点のすべてが、この説明に含まれ、本開示の範囲に包含され、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示のさらなる局面は、添付の図面と併せて以下に記載されるその様々な態様の詳細な説明を検討することにより、より容易に理解されるであろう。
【０００８】
【図１】図1A〜図1Dは、CsPbBr3におけるキャリア動力学を示している。図1Aは、示された遅延時間におけるトルエン中のCsPbBr3 NCのns-TAスペクトルである。図1Aの挿入図は、トルエン中のCsPbBr3 NCの吸収スペクトル（ピンク色）およびPLスペクトル（オリーブ色）である。図1Bは、CsPbBr3 NCのns-TAスペクトルからのGSBに対応する過渡トレースである。図1Cは、CsPbBr3 NCのfs-TAスペクトルであり、挿入図は、0.0〜5.5nsの時間窓における動力学である。図1Dは、515nmにおいて観測したCsPbBr3 NCのns-フォトルミネッセンス減衰であり、赤色の実線は、動力学のトレースの最良のフィットである。
【図２】図2Aおよび図2Bは、半導体照明用のCsPbBr3ペロブスカイトナノ結晶を示している。図2Aは、青色レーザー、緑色発光ペロブスカイトNC、および従来からの窒化物ベースの赤色蛍光体を用いて生成された白色光のスペクトルであり、挿入図は、周囲光（右側）および青色レーザー下で生成された白色光（左側）のもとでのペロブスカイトを有する蛍光体の写真である。図2Bは、CIE 1931色空間（色度座標）における生成された白色光である。比較のために、単結晶YAG蛍光体およびBBEHP-PPV＋MEH-PPV（75:25）混合物蛍光体もプロットされている。
【図３】図3A〜図3Dは、ペロブスカイトNCを用いた変調帯域幅およびデータ伝送測定値を示している。図3Aは、図3Bの結果を得る小信号周波数応答測定装置の概略図である。図3Bは、（1）青色LD、（2）レーザーダイオードおよび蛍光体生成白色光（光学フィルタは使用されていない）、（3）蛍光体変換緑色および赤色光（500nmのロングパスフィルタを使用）、および（4）蛍光体変換赤色光（550nmのロングパスフィルタが取り付けられている）について測定された周波数応答である。図3Cは、図1Dの結果を得るために使用されたOOK方式を用いたデータ伝送測定の概略図である。図1Dは、種々のデータレートにおけるビット誤り率（BER）であり、前方誤り訂正（FEC）限度も示されている。挿入図は、明確なオープンアイを示している2Gbit/sのデータレートのアイダイアグラムである。
【図４】図4Aは、CsPbBr3ペロブスカイトNCの高分解能透過型電子顕微鏡画像である。図4Bは、CsPbBr3 NCのサイズ分布ヒストグラムである。
【図５】図5は、立方晶CsPbBr3相に示されたNCのX線回折（XRD）スペクトルを示している。
【図６】図6Aは、505nmにおける過渡吸収動力学を示しており、図6Bは、CsPbBr3 NC溶液およびフィルムの時間相関単一光子計数を示している。
【図７】図7Aは、PMMAに封入されたCsPbBr3ペロブスカイトナノ結晶およびCdSe/ZnS量子ドット蛍光体を含む材料の写真を示しており、図7Bは、LCDバックライトに使用することができる材料による青色光の緑色および赤色光への光変換を示している。
【図８】図8Aは、PMMAに封入されたCsPbI3ペロブスカイトナノ結晶を含む材料の写真を示しており、図8Bは、栽培用LEDに使用することができる材料による青色光の赤色光への光変換を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
詳細な説明
本開示がより詳細に記載される前に、本開示は記載される特定の態様に限定されず、当然のことながら変更され得ることが理解されるべきである。本明細書において使用する用語は、特定の態様のみを説明するためのものであり、本開示の範囲が添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。
【００１０】
ある範囲の値が提供される場合、下限の単位の10分の1まで（文脈上明確にそうでないと指示されていない限り）、その範囲の上限と下限との間にある各値およびその記載範囲内のその他の記載された値もしくは間にある値は、本開示内に包含されることが理解される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、独立してより小さい範囲に含まれてもよく、記載された範囲内のいずれかの特定の除外された境界値を条件として、本開示内に包含されてもよい。記述された範囲が境界値の一方または両方を含む場合、含まれる境界値のいずれかまたは両方を除く範囲もまた開示に含まれる。
【００１１】
他にそうではないと定義されない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語および科学用語は、本開示が属する当技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書において記載された方法および材料と類似または同等のいずれかの方法および材料も、本開示の実施または試験において使用することができるが、好ましい方法および材料をここで説明する。
【００１２】
本開示を読むと当業者には明らかなように、本明細書において記載され図示された個々の態様の各々は、本開示の範囲または趣旨から逸脱することなく、他のいくつかの態様のいずれかの特徴から容易に分離されるかまたは組み合わせられてもよい区別可能な構成成分および特徴を有する。列挙された方法のいずれかは、列挙された事象の順序で、または論理的に可能な任意のその他の順序で実施することができる。
【００１３】
本開示の態様は、他にそうではないと示されない限り、当技術分野の範囲内にある化学、材料科学、合成有機化学などの技術を採用する。このような技術は文献に十分に説明されている。
【００１４】
以下の実施例は、当業者に、本方法を実施する方法および本明細書において開示および特許請求される組成物および化合物を使用する方法の完全な開示および記載を提供するために提示される。数値（例えば、量、温度など）に関する正確性を確保するための努力がなされているが、一部の誤差および偏差が考慮されるべきである。他に別の指示がない限り、部は重量部であり、温度は℃単位であり、圧力はbar単位である。標準的な温度および圧力は25℃および1barと定義される。
【００１５】
本開示の態様を詳細に説明する前に、他にそうではないと示されない限り、本開示は、特定の材料、試薬、反応材料、製造プロセスなどに限定されず、そのようなものとして変更可能であることが理解されるべきである。本明細書において使用される用語は、特定の態様のみを説明するためのものであり、限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。本開示では、これが論理的に可能である場合、異なる順序で工程を実行できることも可能である。
【００１６】
明細書および添付の特許請求の範囲に使用される場合、単数形「1つの（a）」、「1つの（an）」および「その（the）」は、文脈上他にそうではないと明確に指示されない限り、複数の指示対象を含むことに留意されなければならない。したがって、例えば、「支持体」についての言及は、複数の支持体を含む。本明細書および以下の特許請求の範囲において、反対の意図が明らかでない限り、以下の意味を有すると定義される多数の用語が参照される。
【００１７】
概略的考察
本開示の実施形態は、例えば、可視光を生成するためおよび/または可視光を使用して通信を行うための、ハライドペロブスカイトおよび/または蛍光体（phosphor）を含む材料を含むデバイスおよびシステムを提供する。本開示の実施形態は、可視光をするためおよび/または可視光を使用して通信を行うための、ハライドペロブスカイトおよび/または蛍光体を含む材料を含むデバイスおよびシステムを提供する。
【００１８】
本開示の実施形態は、液晶ディスプレイ（LCD）バックライトシステムおよび栽培用発光ダイオード（LED）における半導体照明（SSL）のための白色光において本開示の材料を使用することができるデバイスおよびシステムを含む。一実施形態においては、本開示の材料を使用して、他の材料よりも優れた高いCRIおよび相関色温度を有する明るくて暖かい白色光を生成することができる。
【００１９】
別の実施形態においては、本開示の材料を使用して、LCDバックライトにおいて優秀な狭い半値全幅（FWHM）および高いフォトルミネッセンス量子収率（PLQY）を有する緑色および赤色の光を生成することができる。別の実施形態においては、本開示の材料を使用して、栽培用LEDにおいて広いFWHMおよび高いPLQYを有する赤色光を生成することができる。
【００２０】
別の実施形態においては、デバイスおよびシステムは、可視光通信（VLC）（Li-Fiとも呼ばれる）において、これらの材料を使用することができ、ここでデータはデバイスまたはシステムから発せられる可視光（約400〜800THz（約780〜375nm）の可視光を使用する）に存在し、伝送はシングルまたはマルチチャネルであってよい。一実施形態において、VLCを、携帯電話機、通信デバイス、コンピュータスクリーンまたはモニタ、コンピュータ、ゲーム機、インタラクティブTV、交通信号、電球、玩具、腕時計、衣類、デジタルカメラ、白熱および蛍光照明など、様々な種類の電子機器において使用することができる。さらに、本開示の実施形態を、可視光通信を使用してデータを通信する（例えば、送信および/または受信する）ために使用することができる。
【００２１】
一実施形態において、デバイスは、励起源および材料を含むことができる。一実施形態において、励起源は、特定の用途に望ましいやり方で動作することができるレーザー、レーザーダイオード、LED、または他の光源などの光源である。一実施形態においては、レーザーの波長を、材料と適合して所望の結果を達成できるように選択することができる。この点に関し、光源および材料の各々が、本明細書に記載のとおりの所望の結果を達成するように選択される。一実施形態において、光源は、青色レーザーダイオードまたは青色LEDである。
【００２２】
本開示の一実施形態は、白色半導体照明（SSL）デバイスを含むことができる。一実施形態において、SSLは、LED（発光ダイオード）を含むことができる。一実施形態においては、材料をLEDチップ上に配置することができ、LEDチップおよびLEDにおいて一般的に使用される他のコンポーネント用の電源が存在することができる。さらに、LEDは、レーザーダイオードなどの励起源を含むことができる。
【００２３】
一実施形態において、励起源は、材料が吸収する第1の光エネルギーを放出し、次いで、材料が、可視範囲の波長の第2の光エネルギーを放出する。一実施形態において、第1の光エネルギーと第2の光エネルギーとは、異なる波長にある。一実施形態において、第2の光エネルギーは、約80〜90の演色評価数および約2000〜4000の相関色温度を有する白色光である。別の実施形態において、第2のエネルギーは、FWHM＜35nmおよびPLQY＞80％を有する緑色および赤色光である。別の実施形態において、第2は、FWHM＞35nmおよびPLQY＞60％を有する赤色光である。
【００２４】
一実施形態において、材料は、化学式AMX3を有するハライドペロブスカイトおよび/または蛍光体を含むことができる。一実施形態において、ハライドペロブスカイトは、以下の化学式:AMX3を有することができる。一実施形態において、Aは、アルキルアンモニウム（例えば、メチルアンモニウム（MA））、ホルムアミジニウム（FA）、5-アンモニウム吉草酸などの1価の有機カチオン、またはセシウム（Cs）などの無機カチオン、あるいはこれらの組み合わせであってよい。一実施形態において、Mは、Pb、Sn、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Pd、Cd、Ge、Cs、またはEuなどの元素のカチオンまたは二価カチオンであってよい。特定の実施形態において、MはPbである。一実施形態において、Xは、Cl、Br、F、およびIなどのハライドアニオンであってよい。一実施形態において、各々のXは同じであってよいが、別の実施形態において、各々のXは、ハライドアニオンから別個独立に選択されてよい。とくには、Xは、IまたはBrまたはClである。AMX3の成分の選択は、ハライドペロブスカイトが中性の電荷を有するように行われる。一実施形態において、アルキルは、1〜6個の炭素原子を有する直鎖または分枝炭化水素部分（例えば、メチル、エチル、プロピル、など）を意味することができる。
【００２５】
一実施形態において、AMX3は、メチルアンモニウムヨウ化鉛（MAPbI3）、メチルアンモニウム臭化鉛（MAPbBr3）、ホルムアミジニウム臭化鉛（FAPbBr3）、ホルムアミジニウムヨウ化鉛（FAPbI3）、MAPbCl3、MAPbBr2Cl、FAPbCl3、CsPbI3、CsPbCl3、CsPbBr3、FASnBr3、FASnBr3、およびFASnBr3、MASnBr3、MASnBr3、およびMASnBr3であってよい。
【００２６】
一実施形態において、ハライドペロブスカイトは、約3〜20nm、約5〜10nm、約7〜9nm、または約8nmの直径（または、最長寸法）を有するナノ結晶であってよい。一実施形態においては、2〜100nmの範囲のハライドペロブスカイトナノ結晶を有することが望ましい場合があり、ハライドペロブスカイトナノ結晶を、所望の用途または機能に従って製造することができる。
【００２７】
一実施形態において、ハライドペロブスカイトを、蛍光体と混合することができる。一実施形態においては、蛍光体とのハライドペロブスカイト混合物を、ポリマーで包むことができる。一実施形態においては、ハライドペロブスカイトを、蛍光体膜上に配置することができ、逆もまた可能である。一実施形態においては、蛍光体に対するハライドペロブスカイトの比は、所望の波長の発光、高い変調帯域幅などを達成するように選択することができる。一実施形態において、蛍光体に対するハライドペロブスカイトの比は、約1:100〜100:1または約1:10〜10:1であってよい。
【００２８】
一実施形態において、ハライドペロブスカイトは、ナノ結晶であってよく、（例えば、蛍光体を含む）基板上に微結晶膜を形成することができる。一実施形態において、ハライドペロブスカイトは、単結晶ハライドペロブスカイト、微結晶ハライドペロブスカイト、または多結晶ハライドペロブスカイトであってよい。一実施形態においては、ハライドペロブスカイトをドープすることができる。
【００２９】
一実施形態においては、ポリマーを、ポリウレタン、ラテックスゴム、シリコンゴム、他のゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミド、バイオポリマー、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、スチレンブロックコポリマー、ポリエーテルブロックアミド、およびこれらの組み合わせから選択することができる。
【００３０】
一実施形態において、基板上の膜は、約5〜1000ミクロン、約100〜500ミクロン、約100〜300ミクロン、または約200ミクロンの厚さを有することができる。一実施形態において、長さおよび幅は、ミクロン規模〜cm規模、またはそれ以上であってよく、特定の用途に基づいて設計されてよい。一実施形態において、ハライドペロブスカイトは、単結晶ハライドペロブスカイトであってよい。一実施形態において、ハライドペロブスカイトは、約5〜10ミクロンの長さ、幅、および高さを有する立方体形状の固体を有することができる。
【００３１】
一実施形態においては、ハライドペロブスカイト膜を、基板上に配置することができる。一実施形態において、基板は、蛍光体を含むか、または蛍光体である（例えば、蛍光体は、蛍光体膜であるか、または基板である）。一実施形態において、基板は、約0.001〜約10mmの厚さを有してよい。一実施形態において、長さおよび幅は、サブミクロン規模〜cm規模、またはそれ以上であってよく、特定の用途に基づいて設計されてよい。
【００３２】
本開示の一実施形態は、蛍光体およびハライドペロブスカイトを含む膜または基板の製作方法を含む。この方法は単純であり、構成要素の設定が複雑ではなく、特別な機器を必要とせず、反応時間が他の方法よりも1桁短く、反応がエネルギー入力をほとんど必要としない。
【００３３】
一実施形態において、ハライドペロブスカイトの形成方法は、室温または室温付近で、溶媒にMX2およびAXを溶解させて、容器中に溶解したAPbX3を形成することを含む。基板および溶液は、材料を基板上に形成できるように、容器内に位置する。一実施形態においては、ボルテックスミキサーを使用して溶解度を高めることができる。一実施形態においては、溶解していないMX2またはAXを、ろ過して取り除くことができる。一実施形態において、Aは、有機カチオンであってよい。一実施形態において、MX2の濃度は、約4〜44重量％であってよい。一実施形態において、AXの濃度は、約2〜15重量％であってよい。
【００３４】
一実施形態においては、Mを、Pbカチオン、Snカチオン、Cuカチオン、Niカチオン、Coカチオン、Feカチオン、Mnカチオン、Pdカチオン、Cdカチオン、Geカチオン、またはEuカチオン、Csカチオンから選択することができ、特定の実施形態において、Mは、Pb2＋であってよい。一実施形態において、Xは、Br-、Cl-、またはI-などのハライドであってよい。一実施形態において、Aは、メチルアンモニウム、ホルムアミジニウム、およびセシウム（Cs）から選択されるカチオンである。
【００３５】
一実施形態において、溶媒は、形成されるべきAMX3構造に応じて、N,N-ジメチルホルムアミド（DMF）、ジメチルスルホキシド（DMSO）、γ-ブチロラクトン（GBL）、ジクロロベンゼン（DCB）、N-メチルホルムアミド（NMF）、アルデヒド、ケトン、有機酸、エーテル、エステル、アルコール、炭化水素（アルカン、アルケン、アルキン、芳香族化合物、など）、ハロカーボン、またはこれらの組み合わせであってよい。
【００３６】
続いて、溶媒中の混合物は、微結晶膜（例えば、APbX3構造）が形成されるような温度（例えば、約40〜150℃）へと加熱され、ここで温度は、溶解した微結晶膜（例えば、APbX3）の逆温度溶解度に対応する。一実施形態においては、APbX3構造を、約0.5〜3時間で形成することができる。
【００３７】
一実施形態においては、反応物質は室温で溶媒に可溶性であるが、より高い温度でAPbX3構造が形成される（例えば、結晶化する）ように、溶媒は反応物質に合わせられる。この点に関して、MAPbBr3ペロブスカイト構造を形成すべき場合、使用される溶媒はN,N-ジメチルホルムアミド（DMF）である。別の実施形態において、MAPbI3ペロブスカイト構造を形成する場合、溶媒はγ-ブチロラクトン（GBL）である。別の実施形態において、MAPbCl3ペロブスカイト構造を形成する場合、溶媒はジメチルスルホキシド（DMSO）およびDMF（1:1の比）である。
【００３８】
一実施形態においては、ビスマス、金、インジウム、ゲルマニウムスズ、ホスフィン、銅、ストロンチウム、カドミウム、カルシウム、および/またはニッケルイオン（それぞれの2＋および3＋のカチオン）などのドーパントを前駆体溶液に添加することにより、これらを反応プロセスに添加することによって、微結晶膜（例えば、APbX3構造）をドープすることができる。一実施形態において、ドーパントの原子％は、約0.0001〜5％であってよい。
【００３９】
蛍光体の実施形態は、技術的に公知の蛍光体の実施形態を含むことができる。一実施形態において、蛍光体は、オレンジ色（例えば、約590〜635nm）、黄色（例えば、約560〜590nm）、赤色（例えば、約635〜700nm）、緑色（例えば、約510〜560nm）、青色（例えば、約450〜490nm）、シアン（例えば、約490〜510nm）、および紫色（例えば、約400〜450nm）の波長範囲で発光するセリウム、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、ランタン、ルテチウム、ネオジム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、スカンジウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびイットリウムの窒化物、オキシ窒化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、リン酸塩、ガーネット、および灰重石、または量子ドットCdSe、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS、InP、InP/ZnS、InP/ZnSe、PbS、PbSe、CdTe、CdTe/ZnS、CdTe/CdSe、など、ならびにこれらの混合物を含むことができる。
【００４０】
一実施形態においては、蛍光体または蛍光体の混合物を、ハライドペロブスカイトおよび所望の波長の発光に基づき、および任意で符号化すべきデータ（以下でさらに詳述する）に基づいて、選択することができる。一実施形態においては、蛍光体およびハライドペロブスカイトの選択を、材料が可視の波長範囲の光を放射する（かつ任意で、データを符号化する）ように行うことができる。
【００４１】
一実施形態において、窒化物蛍光体は、オレンジ色、黄色、赤色、緑色、青色、シアン、および紫色の波長範囲の光を放射する窒化物蛍光体を含むことができる。一実施形態においては、蛍光体が、赤色発光窒化物蛍光体である一方で、ハライドペロブスカイトは、CsPbBr3である。一実施形態において、オキシ窒化物蛍光体は、オレンジ色、黄色、赤色、緑色、青色、シアン、および紫色の波長範囲の光を放射する窒化物蛍光体を含むことができる。一実施形態において、酸化物蛍光体は、オレンジ色、黄色、赤色、緑色、青色、シアン、および紫色の波長範囲の光を放射する窒化物蛍光体を含むことができる。一実施形態において、硫化物蛍光体は、オレンジ色、黄色、赤色、緑色、青色、シアン、および紫色の波長範囲の光を放射する窒化物蛍光体を含むことができる。
【００４２】
本開示の一実施形態は、可視光エネルギーを使用してデータセットを符号化することができるシステムを含むことができる。一実施形態において、システムは、可視光符号化システムを含み、任意でデータ抽出システム（および/または、データセット復号システム）を含み、ここでデータ抽出機能は、システムの一部であっても、別個のシステムの一部であってもよい。
【００４３】
一実施形態において、可視光符号化システムは、第1の光エネルギーを放出する励起源を含むことができる。一実施形態においては、データセットを、第1の光エネルギーを変調する（例えば、約400〜600MHz、約450〜550MHz、または約491MHzの変調帯域幅）ことによって第1の光エネルギーへと符号化することができる。換言すると、第1の光エネルギーを、データセットを表すように時間および/または波長において変調することができる。例えば、第1の光エネルギーを、第1のデータセットを表すようなやり方で「0」および「1」を表すように変調（例えば、きわめて高速にオン/オフ）することができる。
【００４４】
第1の光エネルギーは、式AMX3を有するハライドペロブスカイトおよび/または蛍光体を含む材料に向けられる。材料は、励起源からの第1の光エネルギーを吸収し、可視範囲の波長の第2の光エネルギーを放出し、（例えば、時間の関数としての）第2の光エネルギーが、データセットを符号化する。一実施形態においては、データセットを、約0.1〜5Gbit/sまたは約1〜3Gbit/sまたは約3Gbit/s超で送信および/または受信することができる。一実施形態において、第2の光エネルギーは、約80〜90の演色評価数および約2000〜4000の相関色温度を有する白色光である。
【００４５】
一実施形態において、データ抽出システムは、第2の光エネルギーを受け取る検出器を含むことができる。一実施形態において、検出器（例えば、フォトダイオードまたはフォトダイオードのアレイ）は、第1のデータセットを復号することができる。一実施形態において、検出器は、第2の光エネルギーを復号することができる復号システム（例えば、コンピュータまたはソフトウェアシステム）と通信することができる。データ抽出システムは、例えば、携帯電話機などの通信デバイスやコンピュータなど、データを抽出しかつ/または他のやり方で使用することができる他のシステムと通信することができる。
【実施例】
【００４６】
本開示の実施形態を全体的に説明したので、いくつかの追加の実施形態を実施例によって説明する。本開示の実施形態を、実施例ならびに対応する本文および図面に関連して説明するが、本開示の実施形態をこれらの説明に限定しようとする意図はない。むしろ、本開示の実施形態の技術的思想および技術的範囲に含まれるすべての代替物、修正物、および均等物が包含されるように意図される。
【００４７】
実施例1
本開示において、半導体照明（SSL）のための白色光の生成に加えて、可視光通信（VLC）のための光変換器としてのCsPbBr3ペロブスカイトナノ結晶（NC）の高速かつ主に放射性の再結合特性を調べる。本発明者らのシステムにおいて、従来からの窒化物ベースの蛍光体（3〜12MHz）および有機ポリマー（200MHz）よりも著しく大きい491MHzという記録光変換器関連の変調帯域幅が測定された。この光源は、89にもなる高いCRIおよび3200Kを超える相関色温度（CCT）を有する明るくて温かい白色光を生成する。本発明者らの知る限りにおいて、この研究は、溶液で処理されたペロブスカイトNCによる最初のVLCシステムの報告である。この研究は、蛍光体によって変換される白色光VLCシステムの帯域幅の限界の障壁を打ち破り、VLCおよびSSLの両方の用途のための効率的かつ効果的な代替蛍光体材料としてのCsPbBr3ペロブスカイトNCの新規な利用を紹介する。
【００４８】
本発明者らは、以前の研究（実験の箇所を参照）において提示した方法と同様の改良ホットインジェクション法によってCsPbBr3ペロブスカイトNCを合成した。NCを、高分解能透過型電子顕微鏡（HRTEM）（図4A〜4B）によって調べたところ、8.3±0.8nmの平均サイズを有する均一な立方体形状のNCが現れた。NCのX線回折（XRD）パターンは、立方晶系のCsPbBr3相を示した（図5を参照）。図1Aの挿入図が、トルエン中に分散させたNCの吸収およびフォトルミネセンス（PL）スペクトルを示している。見て取ることができるとおり、CsPbBr3 NCの吸収スペクトルは、約520nmよりも長い波長においてはスペクトル特性を示さず、これは以前の報告と一致している。NCは、512nmにおいて22nmの狭い半値全幅（FWHM）を有する鋭いPL発光ピークを示す。
【００４９】
時間分解レーザー分光法が、励起状態動力学の研究の重要な一部分であることが明らかになっている。ここで、これらのCsPbBr3 NCのキャリア動力学を調べるために、本発明者らは、フェムトナノ秒過渡吸収（fs-ns-TA）実験および時間分解PL測定を実行し、結果が図1A〜図1Dに示されている。ns-TA測定値を、9μJ/cm2のポンプ流束での350nmにおけるレーザーパルス励起に続いて記録した。このTA実験において、図1Aに示されるように、基底状態ブリーチ（GSB）回復を追跡して電荷再結合の動力学を監視した。定常状態の吸収スペクトルに対応する約505nmで観測されるGSBは、6.4nsの時定数による30nsの時間窓での完全な回復を示す（図1Bに示されている）。光励起のためのポンプ強度が低いため、多光子吸収によって生成されるキャリア増倍に起因するオージェ再結合は感知されない。観察された動力学において多重励起子生成プロセスが支配的でないことをさらに確認するために、2つの異なるポンプ流束（9および18μJ/cm2）でTA実験を行い、図1Bに示されるようなほぼ同一の動力学が記録された。
【００５０】
さらに、本発明者らは、CsPbBr3 NCのfs-TAを実施し、結果が図1Cに示されている。GSB回復は、表面トラップに起因する非放射再結合に起因し得る103±40psの特性時定数を有する追加の構成要素を示している。キャリア動力学と放射再結合プロセスをさらに理解するために、本発明者らは、400nmでの励起による蛍光アップコンバージョン分光計を用いた時間相関単一光子計数法（TCSPC）によってPL寿命を測定した（図1D）。PL寿命減衰プロファイルを、515nmにおいて収集した。減衰曲線に、約7.0±0.3nsの寿命を有する単一指数関数をフィットさせることができる。2つの異なる励起流束におけるCsPbBr3 NCのPL減衰が、TAデータと一致する同様の減衰傾向（図1Dを参照）を示すことが、注目に値する。この約7nsの短い寿命は、同様のサイズのCsPbBr3 NCについての報告値と同等である。さらに、本発明者らは、図6A〜6Bに示される時間分解実験において、CsPbBr3 NCの溶液試料およびフィルム試料の両方から同様の動力学傾向を観測した。70±10％という高いPLQYおよび7.0±0.3nsという短い放射再結合寿命ゆえ、CsPbBr3 NCは、VLCおよびSSLを生成するための有望な候補を有する。
【００５１】
CsPbBr3 NCをSSL用の光変換器として利用することによって生成される白色光を研究するために、緑色発光CsPbBr3 NC蛍光体と赤色発光窒化物蛍光体（LAM-R-6237、Dalian Luming Group）との混合物（CsPbBr3 NCをPDMS（ポリジメチルシロキサン）中の赤色発光蛍光体へとドロップキャストすることができるか、またはCsPbBr3 NCを蛍光体と混合した後にPDMS中に封入することができる）を、GaN青色発光LD（λ＝450nm）によって励起させる（図2Aの挿入図を参照）。200mAで動作すると、LDは、発光が蛍光体混合物を通過した後に計算されるように、89のCRI値を有する暖かい白色光（CCT＝3236K）を生成する。70〜80という典型的なCRIを有する市販の温白色LED電球と比較して、ここで生成される白色光は、照明に適したより高品質の発光を達成する。図2A〜2Bが、生成された白色光のスペクトルおよび色度図（CIE 1931）座標（0.3823,0.3079）を示している。また、赤色発光蛍光体を有するCsPbBr3 NCのCRI値は、有機ダウンコンバート白色VLC送信機について報告された76という値よりも大きい。さらに、本発明者らのデバイスは、比較的低いCRI（＜75）および高いCCT（＞7765K）を示すYAG:Ce3＋蛍光体ベースの市販のWLEDよりも高い性能を示す。この研究で実証されているように、ペロブスカイトNC蛍光体を使用するデバイスは、より良い品質の白色光を示唆している。比較において、本発明者らの結果は、より高い89というCRIおよびより低い3236KというCCTを示し、これらは屋内照明および光学ディスプレイの用途にとって不可欠な要素である。
【００５２】
CsPbBr3 NC蛍光体変換白色光の変調帯域幅を調べるために、小信号周波数応答測定を行った（図3A）。-10dBmの正弦波AC変調信号をDCバイアス電流に重畳してLDを駆動した。次いで、レーザー放射および蛍光体変換された光の両方が、光検出器によって集められる。AC変調周波数を10MHzから2GHzへと掃引することにより、蛍光体変換照明システムを含むシステム全体応答の応答が、送信された信号と受信された信号とを比較することによって測定される。青色LD（B-LD）の変調帯域幅を、蛍光体および光学フィルタを挿入しないで測定した。B-LD＋NC＋赤色蛍光体、NC＋赤色蛍光体、および赤色蛍光体のみの周波数応答を、光学フィルタなし、500nmのロングパスフィルタの挿入、および550nmのロングパスフィルタの挿入によってそれぞれ測定した。通信チャネルの容量が帯域幅および寿命に関係するため、短い再結合寿命が、VLCの用途における重要パラメータである。その望ましいキャリア再結合寿命ゆえに、光変換器としてのCsPbBr3 NCは、高変調帯域幅デバイスに向けた大きな可能性を有し、従来からの蛍光体変換WLEDの遅い応答（限られた帯域幅）における現在のデータ伝送のボトルネックを克服できると考えられる。実際に、本発明者らは、CsPbBr3 NC蛍光体変換光が、491.4MHz（図3B）という比較的高い帯域幅を示し、これが従来からの窒化物ベースの蛍光体（約12.4MHz）、有機材料（40〜200MHz）、市販のYAGベースの蛍光体（3〜12MHz）、および青色LEDよりも著しく大きいことを発見した。これらの材料に加えて、コロイド量子ドット（CQD）も、VLC用の波長変換材料として考えられる。Leurandらが、CQD（コア-シェルCdSe/ZnS）が450nmの青色LEDによって励起された場合に白色光を生成できると報告しているが、キャリア緩和寿命がかなり低いため、10〜25MHzというかなり低い-3dB帯域幅である。高速応答のCsPbBr3 NCを蛍光体として使用して、本発明者らは、オンオフキーイング（OOK）変調方式を使用した蛍光体変換LDベースVLCのデータ伝送も実証した。OOKは、搬送波の有無がそれぞれデジタルデータの1および0を表す無線通信のための振幅シフトキーイング変調方式の基本形式である。擬似ランダムバイナリシーケンス（PRBS）210-1データフォーマットを使用してレーザー強度を変調し、データを無線方式で送信した。OOKによるデータ伝送測定の概略を図3Cに示す。CsPbBr3 NCを、蛍光体として機能するようにプラスチックディフューザー上に堆積させた。可変データレートでのビット誤り率（BER）が、図3Dに示されており、7.4×10-5のBERが2Gbit/sで測定されている。得られたBER測定値は、前方誤り訂正（FEC）規格（BER≦3.8×10-3）に従っている。アイダイアグラム（図3Dの挿入図）において観察される明確なオープンアイは、CsPbBr3 NC蛍光体変換LD VLCが、2Gbit/sまでの高データレートを伝送できることを示唆している。
【００５３】
結論として、赤色発光窒化物蛍光体と混合することによってVLCおよびSSL用の高速色変換器として機能するCsPbBr3 NCの可能性が実証された。CsPbBr3ペロブスカイトNCの直接放射再結合および短いPL寿命が、二重機能VLCおよびSSLシステム用の蛍光体としての利用を可能にした。CsPbBr3 NCの（従来からの蛍光体ベースの材料と比べて）短い再結合寿命ゆえに、変換された白色光（89という高いCRIおよび3236Kという低いCCTを有する）は、従来からの蛍光体よりも40倍も大きい491MHzという驚くべき変調帯域幅を示す。蛍光体材料としてのCsPbBr3 NCの高速応答および望ましい色特性は、高輝度および高Gbit/sのデータ転送速度を有するVLCおよびSSL用の新世代の二重機能システムの道を切り開く。
【００５４】
実施例2
PMMAポリマーに封入されたCsPbBr3ペロブスカイトナノ結晶およびCdSe/ZnS量子ドット蛍光体の混合物を作製した。図7Aが、ポリマー中に分布した緑色発光CsPbBr3 NCおよび赤色発光CdSe/ZnS量子ドット蛍光体を含む材料の写真を示している。PLスペクトルは、2つのピークを含んでおり、緑色光の発光が、510nmに中心を有し、FWHM＝20nmであり、赤色の発光が、620nmに中心を有し、FWHM＝34nmである。フィルムのPLQYは83％である。
【００５５】
狭いFWHM（＜35nm）および高いPLQY（＞80％）ゆえに、この材料をLCDバックライトに使用して、外部光源（青色レーザーまたは青色LED）からの青色光を緑色および赤色に変換することができる。得られたRGB光をLCDマトリクスへと導き、表示画像を生成することができる（図7B）。この材料をLCDバックライトに使用する利点は、輝度およびコントラストを向上させることができ、狭いFWHMゆえに表示画像の色域がより広いことである。また、この材料は、高いPLQYゆえにLCDディスプレイのエネルギー消費の減少につながる。
【００５６】
実施例3
PMMAにCsPbI3ペロブスカイトナノ結晶を含む高分子膜を作製した（図8A）。PLスペクトルは、660nmを中心とし、FWHM＝37％およびPLQY＝68％を有している1つの発光ピークを含む。
【００５７】
この材料は、栽培用LEDに使用することができ、外部光源（青色レーザーまたは青色LED）からの青色光を赤色光に変換する（図8B）。このデバイスは、青色LEDを含み、本材料は、種々の植物および作物の成長に最適な青色光および赤色光を生成する。最も豊富な植物色素である葉緑素は、赤色および青色の光の捕捉において最も効率的であり、他の光は植物によって吸収されることがない。したがって、植物にとって理想的な光源は、本デバイスのように青色および赤色の光を照らすべきである。高いPLQY（＞60％）が、デバイスの低エネルギー消費を保証する。広いFWHM（＞35nm）が、あらゆる範囲の赤色光の供給を保証する。
【００５８】
比、濃度、量、および他の数値データは、本明細書において範囲形式で表され得ることに留意すべきである。このような範囲形式は、便宜および簡潔さのために使用されているので、範囲の限界として明示的に列挙された数値だけを含むのではなく、この範囲内にあるすべての個々の数値または下位範囲をあたかも各数値および下位範囲が明示的に列挙されているかのように含むように、柔軟性のある様式で解釈されるべきであることが理解されるべきである。具体的には、「約0.1％〜約5％」の濃度範囲は、約0.1重量％〜約5重量％の明示的に列挙された濃度だけでなく、個々の濃度（例えば、1％、2％、3％、および4％）および示された範囲内の下位範囲（例えば、0.5％、1.1％、2.2％、3.3％、および4.4％）を含むと解釈されるべきである。一実施形態において、「約0」は、0、0.001、0.01、または0.1を意味することができる。一実施形態において、「約」という用語は、数値の有効数字による従来からの丸めを含むことができる。さらに、「約『x』〜『y』」という表現は、「約『x』〜約『y』」を含む。
【００５９】
上述した本開示の実施形態が、単に実施について考えられるいくつかの例にすぎず、あくまでも本開示の原理の明確な理解のために記載されているにすぎないことを、強調しておく。本開示の思想および原理から実質的に逸脱することなく、本開示の上述の実施形態に多くの変更および変形を加えることが可能である。そのような変更および変形のすべては、本明細書において、本開示の範囲内に含まれるように意図される。
【図１】
2019523982.tif 000004
【図２】
2019523982.tif 000005
【図３】
2019523982.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2019523982.tif 000009
【図７】
2019523982.tif 000010
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年1月29日(2019.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起源と、ハライドペロブスカイトナノ結晶を含む材料とを備え、
該励起源が、第1の光エネルギーを放出し、該材料が、該励起源からの該第1の光エネルギーを吸収して、可視範囲内の波長にある第2の光エネルギーを放出し、かつ該1の光エネルギーと該第2の光エネルギーとが異なる波長にある、
デバイス。
【請求項２】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶がAMX3であり、ここでAが、有機または無機のカチオンであり、Mが、PbおよびSnからなる群より選択される二価カチオンであり、Xがハライドから選択される、請求項1記載のデバイス。
【請求項３】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶が、MAPbI3、MAPbBr3、FAPbBr3、FAPbI3、MAPbCl3、FAPbCl3、CsPbI3、CsPbCl3、CsPbBr3、FASnI3、FASnBr3、FASnCl3、MASnI3、MASnBr3、およびMASnCl3、CsSnI3、CsSnBr3、CsSnCl3からなる群より選択され、ここでMAがメチルアンモニウムであり、FAはホルムアミジニウムである、請求項1記載のデバイス。
【請求項４】
前記励起源が、青色レーザーダイオードまたは青色LEDである、請求項1記載のデバイス。
【請求項５】
前記材料が、前記ハライドペロブスカイトナノ結晶および蛍光体の固体混合物である、請求項1記載のデバイス。
【請求項６】
前記材料が、ポリマーに封入された前記ハライドペロブスカイトナノ結晶および蛍光体の混合物である、請求項1記載のデバイス。
【請求項７】
前記ポリマーが、ポリウレタン、ラテックスゴム、シリコンゴム、他のゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミド、バイオポリマー、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、スチレンブロックコポリマー、およびポリエーテルブロックアミドからなる群より選択される、請求項6記載のデバイス。
【請求項８】
前記蛍光体が、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、ランタン、ルテチウム、ネオジム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、スカンジウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびイットリウムの酸化物、窒化物、オキシ窒化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、リン酸塩、ガーネット、および灰重石からなる群より選択される、請求項5記載のデバイス。
【請求項９】
前記蛍光体が、量子ドットである、請求項5記載のデバイス。
【請求項１０】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶が、約5〜約1000nmの直径を有する、請求項1記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第2の光エネルギーが、約80〜90の演色評価数および約2000〜4000Kの相関色温度を有する白色光である、請求項1記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第2の光エネルギーが、FWHM＜35nmおよびPLQY＞80％を有する緑色光および赤色光である、請求項1記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第2の光エネルギーが、FWHM＞35nmおよびPLQY＞60％を有する赤色光である、請求項1記載のデバイス。
【請求項１４】
第1の光エネルギーを放出する励起源であって、該第1の光エネルギーの変調がデータセットを符号化する、励起源と、
ハライドペロブスカイトナノ結晶を含む材料であって、該材料が、該励起源からの該第1の光エネルギーを吸収して、可視範囲内の波長にある第2の光エネルギーを放出し、該第2の光エネルギーがデータセットを符号化する、材料と
を備える、システム。
【請求項１５】
前記第2の光エネルギーを受信する検出器をさらに備える、請求項14記載のシステム。
【請求項１６】
前記データセットが、前記受信された第2の光エネルギーから抽出される、請求項15記載のシステム。
【請求項１７】
前記データセットが、約1〜3Gbit/sで受信される、請求項16記載のシステム。
【請求項１８】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶がAMX3であり、ここでAが、有機カチオンであり、Mが、PbおよびSnからなる群より選択される二価カチオンであり、Xがハライドから選択される、請求項14記載のシステム。
【請求項１９】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶が、MAPbI3、MAPbBr3、FAPbBr3、FAPbI3、MAPbCl3、FAPbCl3、CsPbI3、CsPbCl3、CsPbBr3、FASnI3、FASnBr3、FASnCl3、MASnI3、MASnBr3、およびMASnCl3、CsSnI3、CsSnBr3、CsSnCl3からなる群より選択され、ここでMAがメチルアンモニウムであり、FAがホルムアミジニウムである、請求項14記載のシステム。
【請求項２０】
前記励起源が、青色レーザーダイオードまたは青色LEDである、請求項14記載のシステム。
【請求項２１】
前記材料が、ハライドペロブスカイトおよび蛍光体の固体混合物である、請求項14記載のシステム。
【請求項２２】
前記材料が、ポリマーに封入されたハライドペロブスカイトおよび/または蛍光体の混合物である、請求項14記載のシステム。
【請求項２３】
前記ポリマーが、ポリウレタン、ラテックスゴム、シリコンゴム、他のゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミド、バイオポリマー、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、スチレンブロックコポリマー、およびポリエーテルブロックアミドからなる群より選択される、請求項22記載のシステム。
【請求項２４】
前記蛍光体が、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、ランタン、ルテチウム、ネオジム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、スカンジウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびイットリウムの酸化物、窒化物、オキシ窒化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、リン酸塩、ガーネット、および灰重石からなる群より選択される、請求項14記載のシステム。
【請求項２５】
前記蛍光体が、量子ドットを含む、請求項14記載のシステム。
【請求項２６】
前記材料が、窒化物蛍光体をさらに含む、請求項14記載のシステム。
【請求項２７】
前記窒化物蛍光体が、赤色発光窒化物蛍光体である、請求項26記載のシステム。
【請求項２８】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶が、約5〜約1000nmの直径を有する、請求項14記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
[本発明1001]
励起源と、ハライドペロブスカイト、蛍光体、またはその両方を含む材料とを備え、
該励起源が、第1の光エネルギーを放出し、該材料が、該励起源からの該第1の光エネルギーを吸収して、可視範囲内の波長にある第2の光エネルギーを放出し、該1の光エネルギーと該第2の光エネルギーとが異なる波長にある、
デバイス。
[本発明1002]
前記ハライドペロブスカイトがAMX3であり、ここでAが、有機または無機のカチオンであり、Mが、Pb、Sn、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Pd、Cd、Ge、Cs、またはEuからなる群より選択される二価カチオンであり、Xがハライドから選択される、本発明1001のデバイス。
[本発明1003]
前記ハライドペロブスカイトが、MAPbI3、MAPbBr3、FAPbBr3、FAPbI3、MAPbCl3、MAPbBr2Cl、FAPbCl3、CsPbI3、CsPbCl3、CsPbBr3、FASnBr3、FASnBr3、FASnBr3、MASnBr3、MASnBr3、およびMASnBr3からなる群より選択され、ここでMAがメチルアンモニウムであり、FAはホルムアミジニウムである、本発明1003のデバイス。
[本発明1004]
前記励起源が、青色レーザーダイオードまたは青色LEDである、本発明1001〜1003のいずれかのデバイス。
[本発明1005]
前記材料が、前記ハライドペロブスカイト、前記蛍光体、またはそれらの組み合わせの固体混合物である、本発明1001〜1004のいずれかのデバイス。
[本発明1006]
前記材料が、前記ハライドペロブスカイト、ポリマーに封入された前記蛍光体、またはそれらの組み合わせの混合物である、本発明1001〜1004のいずれかのデバイス。
[本発明1007]
前記ポリマーが、ポリウレタン、ラテックスゴム、シリコンゴム、他のゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミド、バイオポリマー、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、スチレンブロックコポリマー、およびポリエーテルブロックアミドからなる群より選択される、本発明1006のデバイス。
[本発明1008]
前記蛍光体が、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、ランタン、ルテチウム、ネオジム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、スカンジウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびイットリウムの酸化物、窒化物、オキシ窒化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、リン酸塩、ガーネット、および灰重石からなる群より選択される、本発明1001〜1007のいずれかのデバイス。
[本発明1009]
前記蛍光体が、以下の量子ドット:CdSe、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS、InP、InP/ZnS、InP/ZnSe、PbS、PbSe、CdTe、CdTe/ZnS、CdTe/CdSeからなる群より選択される、本発明1001〜1007のいずれかのデバイス。
[本発明1010]
前記ハライドペロブスカイトが、約5〜約1000nmの直径を有するナノ結晶である、本発明1001〜1009のいずれかのシステム。
[本発明1011]
前記第2の光エネルギーが、約80〜90の演色評価数および約2000〜4000Kの相関色温度を有する白色光である、本発明1001〜1010のいずれかのデバイス。
[本発明1012]
前記第2の光エネルギーが、FWHM＜35nmおよびPLQY＞80％を有する緑色光および赤色光である、本発明1001〜1011のいずれかのデバイス。
[本発明1013]
前記第2の光エネルギーが、FWHM＞35nmおよびPLQY＞60％を有する赤色光である、本発明1001〜1012のいずれかのデバイス。
[本発明1014]
第1の光エネルギーを放出する励起源であって、該第1の光エネルギーの変調がデータセットを符号化する、励起源と、
ハライドペロブスカイトナノ結晶、蛍光体、またはその両方を含む材料であって、該材料が、該励起源からの該第1の光エネルギーを吸収して、可視範囲内の波長にある第2の光エネルギーを放出し、該第2の光エネルギーがデータセットを符号化する、材料と
を備える、システム。
[本発明1015]
前記第2の光エネルギーを受信する検出器をさらに備える、本発明1014のシステム。
[本発明1016]
前記データセットが、前記受信された第2の光エネルギーから抽出される、本発明1015のシステム。
[本発明1017]
前記データセットが、約1〜3Gbit/sで受信される、本発明1016のシステム。
[本発明1018]
前記ハライドペロブスカイトがAMX3であり、ここでAが、有機カチオンであり、Mが、Pb、Sn、Cu、Ni、Co、Fe、Mn、Pd、Cd、Ge、Cs、またはEuからなる群より選択される二価カチオンであり、Xがハライドから選択される、本発明1014〜1017のいずれかのシステム。
[本発明1019]
前記ハライドペロブスカイトが、MAPbI3、MAPbBr3、FAPbBr3、FAPbI3、MAPbCl3、MAPbBr2Cl、FAPbCl3、CsPbI3、CsPbCl3、CsPbBr3、FASnBr3、FASnBr3、FASnBr3、MASnBr3、MASnBr3、およびMASnBr3からなる群より選択され、ここでMAがメチルアンモニウムであり、FAがホルムアミジニウムである、本発明1014〜1017のいずれかのシステム。
[本発明1020]
前記励起源が、青色レーザーダイオードまたは青色LEDである、本発明1014〜1019のいずれかのシステム。
[本発明1021]
前記材料が、ハライドペロブスカイト、蛍光体、またはそれらの組み合わせの固体混合物である、本発明1014〜1020のいずれかのデバイス。
[本発明1022]
前記材料が、ポリマーに封入されたハライドペロブスカイトおよび/または蛍光体の混合物である、本発明1014〜1020のいずれかのデバイス。
[本発明1023]
前記ポリマーが、ポリウレタン、ラテックスゴム、シリコンゴム、他のゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミド、バイオポリマー、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、スチレンブロックコポリマー、およびポリエーテルブロックアミドからなる群より選択される、本発明1022のデバイス。
[本発明1024]
前記蛍光体が、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、ランタン、ルテチウム、ネオジム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、スカンジウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびイットリウムの酸化物、窒化物、オキシ窒化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、リン酸塩、ガーネット、および灰重石からなる群より選択される、本発明1014〜1023のいずれかのデバイス。
[本発明1025]
前記蛍光体が、以下の量子ドット:CdSe、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdSe/CdS、InP、InP/ZnS、InP/ZnSe、PbS、PbSe、CdTe、CdTe/ZnS、CdTe/CdSeからなる群より選択される、本発明1014〜1023のいずれかのデバイス。
[本発明1026]
前記ハライドペロブスカイトが、CsPbBr3の微結晶膜である、本発明1014のシステム。
[本発明1027]
前記蛍光体が、窒化物蛍光体である、本発明1014〜1026のいずれかのシステム。
[本発明1028]
前記窒化物蛍光体が、赤色発光窒化物蛍光体である、本発明1027のシステム。
[本発明1029]
前記ハライドペロブスカイトが、約5〜約1000nmの直径を有するナノ結晶である、本発明1014〜1028のいずれかのシステム。
他の組成物、方法、特徴、および利点が、以下の図面および詳細な説明を検討することにより、当業者にとって明らかであり、または明らかになるであろう。そのような追加の組成物、方法、特徴、および利点のすべてが、この説明に含まれ、本開示の範囲に包含され、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月25日(2019.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起源と、ハライドペロブスカイトナノ結晶を含む材料とを備え、
該励起源が、第1の光エネルギーを放出し、該材料が、該励起源からの該第1の光エネルギーを吸収して、可視範囲内の波長にある第2の光エネルギーを放出し、かつ該1の光エネルギーと該第2の光エネルギーとが異なる波長にある、
デバイス。
【請求項２】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶がAMX3であり、ここでAが、有機または無機のカチオンであり、Mが、PbおよびSnからなる群より選択される二価カチオンであり、Xがハライドから選択される、請求項1記載のデバイス。
【請求項３】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶が、MAPbI3、MAPbBr3、FAPbBr3、FAPbI3、MAPbCl3、FAPbCl3、CsPbI3、CsPbCl3、CsPbBr3、FASnI3、FASnBr3、FASnCl3、MASnI3、MASnBr3、およびMASnCl3、CsSnI3、CsSnBr3、CsSnCl3からなる群より選択され、ここでMAがメチルアンモニウムであり、FAはホルムアミジニウムである、請求項1記載のデバイス。
【請求項４】
前記励起源が、青色レーザーダイオードまたは青色LEDである、請求項1記載のデバイス。
【請求項５】
前記材料が、前記ハライドペロブスカイトナノ結晶および蛍光体の固体混合物である、請求項1記載のデバイス。
【請求項６】
前記材料が、ポリマーに封入された前記ハライドペロブスカイトナノ結晶および蛍光体の混合物である、請求項1記載のデバイス。
【請求項７】
前記ポリマーが、ポリウレタン、ラテックスゴム、シリコンゴム、他のゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミド、バイオポリマー、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、スチレンブロックコポリマー、およびポリエーテルブロックアミドからなる群より選択される、請求項6記載のデバイス。
【請求項８】
前記蛍光体が、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、ランタン、ルテチウム、ネオジム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、スカンジウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびイットリウムの酸化物、窒化物、オキシ窒化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、リン酸塩、ガーネット、および灰重石からなる群より選択される、請求項5記載のデバイス。
【請求項９】
前記蛍光体が、量子ドットである、請求項5記載のデバイス。
【請求項１０】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶が、約5〜約1000nmの直径を有する、請求項1記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第2の光エネルギーが、約80〜90の演色評価数および約2000〜4000Kの相関色温度を有する白色光である、請求項1記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第2の光エネルギーが、FWHM＜35nmおよびPLQY＞80％を有する緑色光および赤色光である、請求項1記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第2の光エネルギーが、FWHM＞35nmおよびPLQY＞60％を有する赤色光である、請求項1記載のデバイス。
【請求項１４】
第1の光エネルギーを放出する励起源であって、該第1の光エネルギーの変調がデータセットを符号化する、励起源と、
ハライドペロブスカイトナノ結晶を含む材料であって、該材料が、該励起源からの該第1の光エネルギーを吸収して、可視範囲内の波長にある第2の光エネルギーを放出し、該第2の光エネルギーがデータセットを符号化する、材料と
を備える、システム。
【請求項１５】
前記第2の光エネルギーを受信する検出器をさらに備える、請求項14記載のシステム。
【請求項１６】
前記データセットが、前記受信された第2の光エネルギーから抽出される、請求項15記載のシステム。
【請求項１７】
前記データセットが、約1〜3Gbit/sで受信される、請求項16記載のシステム。
【請求項１８】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶がAMX3であり、ここでAが、有機カチオンであり、Mが、PbおよびSnからなる群より選択される二価カチオンであり、Xがハライドから選択される、請求項14記載のシステム。
【請求項１９】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶が、MAPbI3、MAPbBr3、FAPbBr3、FAPbI3、MAPbCl3、MAPbBr2Cl、FAPbCl3、CsPbI3、CsPbCl3、CsPbBr3、FASnI3、FASnBr3、FASnCl3、MASnI3、MASnBr3、およびMASnCl3からなる群より選択され、ここでMAがメチルアンモニウムであり、FAがホルムアミジニウムである、請求項14記載のシステム。
【請求項２０】
前記励起源が、青色レーザーダイオードまたは青色LEDである、請求項14記載のシステム。
【請求項２１】
前記材料が、ハライドペロブスカイトおよび蛍光体の固体混合物である、請求項14記載のシステム。
【請求項２２】
前記材料が、ポリマーに封入されたハライドペロブスカイトおよび/または蛍光体の混合物である、請求項14記載のシステム。
【請求項２３】
前記ポリマーが、ポリウレタン、ラテックスゴム、シリコンゴム、他のゴム、ポリ塩化ビニル（PVC）、ビニルポリマー、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリアミド、バイオポリマー、ポリオレフィン、熱可塑性エラストマー、スチレンブロックコポリマー、およびポリエーテルブロックアミドからなる群より選択される、請求項22記載のシステム。
【請求項２４】
前記蛍光体が、セリウム、ジスプロシウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、ホルミウム、ランタン、ルテチウム、ネオジム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、スカンジウム、テルビウム、ツリウム、イッテルビウム、およびイットリウムの酸化物、窒化物、オキシ窒化物、硫化物、オキシ硫化物、セレン化物、ハロゲン化物、オキシハロゲン化物、ケイ酸塩、アルミン酸塩、フッ化物、リン酸塩、ガーネット、および灰重石からなる群より選択される、請求項14記載のシステム。
【請求項２５】
前記蛍光体が、量子ドットを含む、請求項14記載のシステム。
【請求項２６】
前記材料が、窒化物蛍光体をさらに含む、請求項14記載のシステム。
【請求項２７】
前記窒化物蛍光体が、赤色発光窒化物蛍光体である、請求項26記載のシステム。
【請求項２８】
前記ハライドペロブスカイトナノ結晶が、約5〜約1000nmの直径を有する、請求項14記載のシステム。
【国際調査報告】
2019523982.tif 000012
2019523982.tif 000013
2019523982.tif 000014